CN104630786A - 一种管道阴极保护下土壤腐蚀的模拟装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种管道阴极保护下土壤腐蚀的模拟装置，包括：试验柜；加热板，设置于试验柜内腔的底部；水槽，设置于加热板上方，水槽连接外部水源；增湿器，连接于水槽上方，其中通过控制试验柜的密封状态以及增湿器对试验柜内的土壤的湿度进行控制；试样箱，放置于水槽上方，试样箱中放置有模拟管道试样；排风风机，设置于试样箱上方；第一温湿度传感器，设置于试验柜内腔的上部，用于监控试验柜内部的空气的温度和湿度；第二温湿度传感器，设置于试样箱内部，用于监控试样箱的土壤的温度和湿度；温控装置，用于通过控制排风风机和加热板实现对土壤的温度的控制；阴极保护控制装置，连接于模拟管道试样，用于给模拟管道试样提供阴极保护。
Description
技术领域
本发明涉及油气管道系统领域，尤其涉及一种管道阴极保护下土壤腐蚀的模拟装置。
背景技术
土壤腐蚀加速试验是一种可在短时间内对材料进行土壤腐蚀研究的一种重要手段。目前实验室开展的土壤腐蚀加速试验方法主要有强化介质法、电偶加速法、电解失重法和间断极化法等。这些方法都可以在短时间内使试样的腐蚀速度得到较大的加速比。强化介质法主要是采用土壤模拟液替代土壤或者往土壤中添加酸碱盐等以达到加速目的，这种方法改变了土壤原来的理化性质，会影响到碳钢的腐蚀机理；电偶加速、电解加速和间断极化法都是通过外加电流来加速腐蚀，腐蚀条件和形貌与实际情况差异也较大。
正常情况下，采用涂膜加阴极保护的双重保护的管道不可能发生腐蚀，因此现有技术中更多的是考虑土壤环境变化对钢铁材料的腐蚀速度的影响，而未考虑阴极保护电位的加入。一般认为加入阴极保护电位后，管道应不会发生腐蚀。但这一设想与实际情况远不相符。在近些年西气东输管道的开挖过程中发现，虽然对管道采用涂膜覆盖，再施加较负的阴极保护电位，一些地段的管道设施还是出现严重的腐蚀状况。2009年，中国石油天然气管道公司在对西气东输沿线5种土壤类型下的管道补口材料研究而进行针对性的现场开挖检测过程中发现，全线共开挖测点76个，管道补口的热收缩带表面大多完整，但是存在密封缺陷的补口达到了69道，发生腐蚀的管道补口有63道，占总数的82.9％，其中有1道的点腐蚀深度达1mm。在这些粘结失效的热收缩带下管道，存在着明显的液流通道，水溶液等介质很容易与管道发生直接接触，阴极保护电流却由于收缩带的屏蔽而部分失效或完全失效，此处管道成为阴极保护死区而发生严重的腐蚀，存在相当大的安全隐患。因此对这种阴极保护下不同涂膜层状态管道的土壤腐蚀进行研究具有很重要的现实意义，而至今为止，还尚未见到有管道在阴极保护条件下的土壤加速腐蚀装置，故而不能对管道在阴极保护条件下的土壤腐蚀进行有效评估。
发明内容
本发明提供一种管道阴极保护下土壤腐蚀的模拟装置，以解决现有技术中不能对管道在阴极保护条件下的土壤腐蚀进行有效评估的技术问题。
本发明实施例提供一种管道阴极保护下土壤腐蚀的模拟装置，包括：
试验柜；
加热板，设置于所述试验柜内腔的底部；
水槽，设置于所述加热板上方，所述水槽连接外部水源；
增湿器，连接于所述水槽上方，其中通过控制所述试验柜的密封状态以及所述增湿器对所述试验柜内的土壤的湿度进行控制；
试样箱，放置于所述水槽上方，所述试样箱中放置有模拟管道试样；
排风风机，设置于所述试样箱上方；
第一温湿度传感器，设置于所述试验柜内腔的上部，用于监控所述试验柜内部的空气的温度和湿度；
第二温湿度传感器，设置于所述试样箱内部，用于监控所述试样箱的土壤的温度和湿度；
温控装置，电连接于所述排风风机、所述加热板、所述第一温湿度传感器和所述第二温湿度传感器，用于通过控制所述排风风机和所述加热板实现对所述土壤的温度的控制；
阴极保护控制装置，连接于所述模拟管道试样，用于给所述模拟管道试样提供阴极保护。
可选的，所述模拟装置还包括：
电脑，连接于所述阴极保护控制装置，以记录所述模拟管道试样的阴极保护电流电流，从而对所述阴极保护控制装置进行控制。
可选的，所述阴极保护控制装置具体为：恒电位或电化学工作站。
可选的，所述温控装置具体包括：
电子控温仪，所述电子控温仪的输入端连接所述第一温湿度传感器和所述第二温湿度传感器，所述电子控温仪的输出端连接于所述风机开关和所述加热板开关；
风机开关，连接于所述排风风机，用于控制所述排风风机处于开启状态或关闭状态；
加热板开关，连接于所述加热板，用于控制所述加热板处于所述开启状态或所述关闭状态。
可选的，所述温控状态还包括：
过热保护器，所述过热保护器的输入端连接所述第一温湿度传感器和所述第二温湿度传感器，所述过热保护器的输出端连接于所述风机开关和所述加热板开关。
可选的，所述装置还包括：
保温材料，设置于所述试验柜的内壁。
可选的，所述试样箱具体包括：单体试样箱，所述的单体试样箱的箱体中空，所述单体试样箱的箱体上开有多个用于穿过模拟管道试样的对穿孔，所述单体试样箱内填充腐蚀介质且设置有辅助电极和参比电极，所述的辅助电极、所述参比电极和所述模拟管道试样通过导线穿过试样箱壁上的导线开口连接至所述阴极保护控制装置。
可选的，所述试样箱具体包括：连体试样箱，所述连体试样箱由至少两个单体试样箱组成，所述至少两个单体试样箱通过连通管道连接；
所述的单体试样箱的箱体中空，所述单体试样箱的箱体上开有多个用于穿过模拟管道试样的对穿孔，所述单体试样箱内填充腐蚀介质且设置有辅助电极和参比电极，所述的辅助电极、所述参比电极和所述模拟管道试样通过导线穿过试样箱壁上的导线开口连接至所述阴极保护控制装置；
所述连通管道内填充与单体试样箱内相同的腐蚀介质，所述连通管道上开有用于插入所述至少两个单体试样箱共用的参比电极的参比电极插入口。
可选的，所述模拟管道试样具体包括：剥离涂覆层模拟管道试样、破损涂覆层模拟管道试样、裸体模拟管道试样、管道补口试样中的至少一种模拟管道试样。
可选的，所述辅助电极具体为：石墨或者铁片；所述参比电极具体为：饱和KCl甘汞电极或者饱和硫酸铜电极；所述模拟管道试样为研究电极。
本发明有益效果如下：
由于在本发明实施例中，提供了一种管道阴极保护下土壤腐蚀的模拟装置，包括：试验柜；加热板，设置于所述试验柜内腔的底部；水槽，设置于所述加热板上方，所述水槽连接外部水源；增湿器，连接于所述水槽上方，其中通过控制所述试验柜的密封状态以及所述增湿器对所述试验柜内的土壤的湿度进行控制；试样箱，放置于所述水槽上方，所述试样箱中放置有模拟管道试样；排风风机，设置于所述试样箱上方；第一温湿度传感器，设置于所述试验柜内腔的上部，用于监控所述试验柜内部的空气的温度和湿度；第二温湿度传感器，设置于所述试样箱内部，用于监控所述试样箱的土壤的温度和湿度；温控装置，电连接于所述排风风机、所述加热板、所述第一温湿度传感器和所述第二温湿度传感器，用于通过控制所述排风风机和所述加热板实现对所述土壤的温度的控制；阴极保护控制装置，连接于所述模拟管道试样，用于给所述模拟管道试样提供阴极保护。故而可以利用温度、湿度和空气扩散速度三因素相结合，设计了模拟加速试验柜，通过控制温度(对实验柜周期性断电和通电用以实现冷热交替)、湿度(对试验箱周期性封闭和敞开用以实现干湿交替)以及模拟管道试样涂膜状态(对模拟管道涂膜设计人工缺陷开口)来控制腐蚀加速比，从而达到了能够对管道在阴极保护条件下的土壤腐蚀进行有效评估的技术效果。
附图说明
图1为本发明实施例中管道阴极保护下土壤腐蚀的模拟装置的结构图；
图2为本发明实施例中模拟装置的试样箱的结构图。
具体实施方式
本发明提供一种管道阴极保护下土壤腐蚀的模拟装置，以解决现有技术中不能对管道在阴极保护条件下的土壤腐蚀进行有效评估的技术问题。
本发明实施例总体思路如下：
提供了一种管道阴极保护下土壤腐蚀的模拟装置，包括：试验柜；加热板，设置于所述试验柜内腔的底部；水槽，设置于所述加热板上方，所述水槽连接外部水源；增湿器，连接于所述水槽上方，其中通过控制所述试验柜的密封状态以及所述增湿器对所述试验柜内的土壤的湿度进行控制；试样箱，放置于所述水槽上方，所述试样箱中放置有模拟管道试样；排风风机，设置于所述试样箱上方；第一温湿度传感器，设置于所述试验柜内腔的上部，用于监控所述试验柜内部的空气的温度和湿度；第二温湿度传感器，设置于所述试样箱内部，用于监控所述试样箱的土壤的温度和湿度；温控装置，电连接于所述排风风机、所述加热板、所述第一温湿度传感器和所述第二温湿度传感器，用于通过控制所述排风风机和所述加热板实现对所述土壤的温度的控制；阴极保护控制装置，连接于所述模拟管道试样，用于给所述模拟管道试样提供阴极保护。故而可以利用温度、湿度和空气扩散速度三因素相结合，设计了模拟加速试验柜，通过控制温度(对实验柜周期性断电和通电用以实现冷热交替)、湿度(对试验箱周期性封闭和敞开用以实现干湿交替)以及模拟管道试样涂膜状态(对模拟管道涂膜设计人工缺陷开口)来控制腐蚀加速比，从而达到了能够对管道在阴极保护条件下的土壤腐蚀进行有效评估的技术效果。
为了更好的理解上述技术方案，下面通过附图以及具体实施例对本发明技术方案做详细的说明，应当理解本发明实施例以及实施例中的具体特征是对本发明技术方案的详细的说明，而不是对本发明技术方案的限定，在不冲突的情况下，本发明实施例以及实施例中的技术特征可以相互组合。
本发明实施例提供了一种管道阴极保护下土壤腐蚀的模拟装置，请参考图1，包括：
试验柜11；
加热板1，设置于所述试验柜11内腔的底部，加热板1例如为：电阻丝加热板1；
水槽4，设置于所述加热板1上方，所述水槽4连接外部水源；
增湿器23，连接于所述水槽4上方，其中通过控制所述试验柜11的密封状态以及所述增湿器23对所述试验柜11内的土壤的湿度进行控制，增湿器23例如为：超声波增湿器23，可实现柜内空气的湿度恒定95％，当然也可以基于模拟不同的土壤环境，将湿度调节为不同的值；
试样箱5(13)，放置于所述水槽4上方，所述试样箱5(13)中放置有模拟管道试样，通常情况下，模拟管道试样两端处于试样箱5(13)外，以保证只有模拟管道试样表面与腐蚀介质接触；模拟管道试样的材料和大小可根据需要自行选择，一般模拟管道试样半径为30-80mm，试样箱5(13)的管道插入口直径比模拟管道试样的直径大1-4mm；模拟管道试样与试样箱5(13)壁的接触部分经密封后，形成一个密闭的腐蚀介质环境系统，在此密闭的环境系统中，变化土壤的种类、含水量、含盐量以及试样表面涂膜状态等条件，能够全方位的模拟管道腐蚀类型；
排风风机14，设置于所述试样箱5(13)上方；
第一温湿度传感器15，设置于所述试验柜11内腔的上部，用于监控所述试验柜11内部的空气的温度和湿度；
第一温湿度传感器12，设置于所述试样箱5(13)内部，用于监控所述试样箱5(13)的土壤的温度和湿度；
温控装置22，电连接于所述排风风机14、所述加热板1、所述第一温湿度传感器15和所述第一温湿度传感器12，用于通过控制所述排风风机14和所述加热板1实现对所述土壤的温度的控制；
阴极保护控制装置20，连接于所述模拟管道试样，用于给所述模拟管道试样提供阴极保护，所述阴极保护控制装置20例如为：电化学工作站或恒电位仪。
在具体实施例过程中，通过控制温度(对实验柜周期性断电和通电用以实现冷热交替)、湿度(对试验箱周期性封闭和敞开用以实现干湿交替)以及模拟管道试样涂膜状态(对模拟管道涂膜设计人工缺陷开口)来控制腐蚀加速比，从而达到了能够对管道在阴极保护条件下的土壤腐蚀进行有效评估的技术效果。在具体实施过程中，通过加热板1加热试验柜11柜体内的空间，进而对模拟管道试样和土壤进行加热，温控系统22的控温范围在室温～100℃之间，进而通过加热板1和温控系统实现对试验柜11温度的控制；排风风机1414通过定时的排风可用来模拟自然环境空气扩散速度加快对管道腐蚀的影响；增湿器23可以实现对试验柜11内土壤湿度的控制，由此实现利用温度、湿度和空气扩散速度三因素相结合，设计模拟加速试验柜11，进而同时通过控制三个变量来定量控制腐蚀加速比，从而达到了能够对管道在阴极保护条件下的土壤腐蚀进行有效评估的技术效果。
在具体实施过程中，请继续参考图1，该模拟装置还包括：
通风挡板2，设置于试验柜11内，加热器上方，通过排风风机1414和通风挡板22构成的气流循环系统能够使柜内温度和湿度均一，避免了直接加热而在土壤中形成较大的温度梯度。
作为进一步的优选实施例，请继续参考图1，该模拟装置还包括：
电脑21，连接于所述阴极保护控制装置20，以记录所述模拟管道试样的阴极保护电流电流，从而对所述阴极保护控制装置20进行控制。
作为进一步的优选实施例，请继续参考图1，所述温控装置22具体包括：
电子控温仪16，所述电子控温仪16的输入端连接所述第一温湿度传感器15和所述第一温湿度传感器12，所述电子控温仪16的输出端连接于所述风机开关18和所述加热板开关19；
风机开关18，连接于所述排风风机14，用于控制所述排风风机14处于开启状态或关闭状态；
加热板开关19，连接于所述加热板1，用于控制所述加热板1处于所述开启状态或所述关闭状态。
在具体实施过程中，电子控温仪16接收到第一温湿度传感器15和第一温湿度传感器12发送的温度值之后，就可以基于此控制风机开关18或者加热板开关19处于开启状态或者关闭状态，例如：如果温度值小于预设值，则控制加热板开关19处于开启状态；如果温度值大于预设值，则控制风机开关18处于开启状态等等，从而实现对试验柜11内温度的精确控制。
作为进一步的优选实施例，请继续参考图1，所述温控状态还包括：
过热保护器11，所述过热保护器11的输入端连接所述第一温湿度传感器15和所述第一温湿度传感器12，所述过热保护器11的输出端连接于所述风机开关18和所述加热板开关19。
过热保护器11的设定温度通常应高于控温显示器(控温显示器指的是实验柜11中用以显示柜内腔体温度所配置的专有显示器，其显示的温度即为加速腐蚀模拟温度)上的温度1～2℃，一旦柜内温度高于设定温度，就会控制加热板开关19处于关闭状态，进而自动切断加热，另外，也可以控制风机开关18处于开启状态，进而避免由于试验柜11内温度过高而发生灾难。
作为进一步的优选实施例，请继续参考图1，所述装置还包括：
保温材料，设置于所述试验柜11的内壁，例如：填充于试验柜11柜体的侧壁及上下底面的内外壁间，通过保温材料可以起到保温的效果。
在具体实施过程中，试样箱5(13)中的模拟管道试样管材可采用普通钢材或与实际管道一样的材料，管径和管长可根据需要自行设定；管基体表面涂膜可根据需要加工成不同状态和不同涂膜结构，进而形成不同的模拟管道试样，下面列举其中的几种进行介绍，当然，在具体实施过程中，不限于以下几种情况。
第一种，所述模拟管道试样具体包括：剥离涂覆层模拟管道试样，其中，将模拟管道表面先后分别涂覆环氧涂层和热收缩带，再人为制造涂膜剥离即可得到剥离涂覆层模拟管道试样；
第二种，所述模拟管道试样具体包括：破损涂覆层模拟管道试样其中，将模拟管道表面先后涂覆环氧涂层和热收缩带，再人为制造涂膜破损即可得到破损涂覆层模拟管道试样；
第三种，所述模拟管道试样具体包括：裸体模拟管道试样其中，将模拟管道表面只涂覆有环氧涂层无热收缩带即可得到裸体模拟管道试样；
第四种，所述模拟管道试样具体包括：管道补口试样其中，将模拟管道表面先后涂覆环氧涂层和热收缩带即可得到管道补口试样。
在具体实施过程中，试样箱5(13)可以包括多种形式的试样箱5(13)，下面列举其中的两种进行介绍，当然，在具体实施过程中，不限于以下两种情况。
第一种，所述试样箱5(13)具体包括：单体试样箱13，所述的单体试样箱13的箱体中空，所述单体试样箱13的箱体上开有多个用于穿过模拟管道试样的对穿孔24，所述单体试样箱13内填充腐蚀介质且设置有辅助电极9和参比电极10，所述的辅助电极9、所述参比电极10和所述模拟管道试样通过导线穿过试样箱5(13)壁上的导线开口25连接至所述阴极保护控制装置20。
如图2所示，为两个单体试样箱13的结构图，每个单体试样箱13体积例如为25cm*25cm*26cm，采用0.5-1cm厚的耐热工程塑料制作。
第二种，所述试样箱5(13)具体包括：连体试样箱5(模拟管道试样)，所述连体试样箱5由至少两个单体试样箱13组成，所述至少两个单体试样箱13通过连通管道27连接；
所述的单体试样箱13的箱体中空，所述单体试样箱13的箱体上开有多个用于穿过模拟管道试样的对穿孔24，所述单体试样箱13内填充腐蚀介质且设置有辅助电极9和参比电极10，所述的辅助电极9、所述参比电极10和所述模拟管道试样通过导线穿过试样箱5(13)壁上的导线开口25连接至所述阴极保护控制装置20；
所述连通管道27内填充与单体试样箱13内相同的腐蚀介质，所述连通管道27上开有用于插入所述至少两个单体试样箱13共用的参比电极10的参比电极插入口26。
如图2所示，为两个单体试样箱13组成一个连体试样箱5的结构图，连体试样箱5中的两个单体试样箱13通过两端镂空中间封闭的连通管道27连通，体积例如为10cm*5cm*10cm，连通管道27空间里塞满腐蚀介质，加阴极保护时参比电极10插入中间连接盒的土壤中。连体试样箱5边缘开0.5cm*0.5cm小口，作为辅助电极9的接线口7，模拟管道试样穿过模拟管道试样口，模拟管道试样两端处于连体试样箱5外，以保证只有模拟管道试样表面与腐蚀介质接触，模拟管道试样的材料和大小可根据需要自行选择，一般管道半径为30-80mm，试样箱5(13)的管道插入口直径比管道直径大1-4mm。将模拟管道试样装箱后用涂料和石膏混合物密封试样与连体试样箱5箱体的缝隙，再往连体试样箱5中填充腐蚀介质。
其中，连体试验箱5相对于单体试验箱13而言，可实现一台阴极保护控制装置20同时对多个模拟管道试样施加阴极保护，进而能够节约成本。
另外，请继续参考图1，在具体实施过程中，试验柜11的侧壁还可以开设通风口6、入水口3和接线口7，例如：在试验柜11左侧壁开设通风口6，右侧壁开一道入水口3和一道接线口7，三道口的直径为50mm。
在具体实施过程中，试样箱5(13)中的辅助电极9例如为：石墨或者铁片；所述参比电极10例如为：饱和KCl甘汞电极或者饱和硫酸铜电极；而模拟管道试样则为研究电极，进而形成三电极体系。进而利用三电极体系对模拟管道试样进行阴极保护，同时数据通过串联接口连接电脑21实时或定时输出，实现模拟管道试样的阴极保护控制。
在具体实施过程中，模拟管道试样可并联、串联，通过阴极保护电流(阴极保护电流是指在对模拟模拟管道试样进行阴极保护时所实时跟踪检测的阴极保护电流值)的变化规律获知模拟管道试样是处于阴极保护状态下，还是处于阴极保护死区。同时在试验结束后，分析试样腐蚀状态及腐蚀产物，对管道的阴极保护效率、试样腐蚀类型、腐蚀风险加以评估。并为不同地区不同环境条件下管道的阴极保护参数的选择提供依据。
下面，将以本发明实施例所介绍的模拟装置在具体实施过程中的应用来对其进行介绍，当然，以下实施例仅仅用于对该模拟装置的使用进行介绍，而不作为限制。
实施例1
本实施例采用上述模拟装置进行了阴极保护下不同涂覆层状况的管道补口土壤腐蚀加速试验，研究了补口的阴极保护有效性、腐蚀过程以及腐蚀机理，建立管道补口土壤腐蚀的预警机制。
本实施例采用普通碳钢钢管模拟实际输气管道管材，管径为50mm，管长300mm；管基体先经环氧底漆预处理，底漆的厚度约为120μm，再缠绕聚乙烯胶粘乙烯带，聚乙烯胶粘带和底漆的厚度之和不小于1.5mm，用来模拟实际管线的3PE(三层结构的聚乙烯)层；在管体中部留出约1/6管长宽的裸露段作为模拟补口，在该处搭接聚乙烯热收缩带密封，管道PE层经25KV电火花检漏完好，平均剥离强度在71N/cm，32J电冲击强度无漏点。根据对比需要，可制作3种不同结构的管道补口——管道补口试样)、裸体模拟管道试样)和破损涂覆层模拟管道试样。
模拟加速试验在试验柜11内进行，把3种不同结构的管体试样装入试样箱5(13)，四周密封，配置相同湿度的同种土壤掩实，将试样箱5(13)放入试验柜11内的通风挡板2上，向水槽4中注水，同时开启超声波增湿器23，按图1所示连接好三电极体系装置图，调节试验柜11温度恒定T＝55℃，阴极保护电位设定在-0.925V vs SCE，进行恒温恒湿实验和干湿交替实验。PC设定每隔5h记录相关阴极保护电压和电流数据；在试验箱中做3组空白样，即恒温恒湿无阴极保护状态下3种不同结构管道补口在相同土壤中的腐蚀。
每隔1个星期检查参比电极10状况，以保证阴极保护系统的稳定和数据的准确性；每隔1个月可取土壤测试湿度，可往试样箱5(13)中加水使其保持相同含水量，55℃内土壤湿度变化在3％内。干湿交替实验条件设定在饱和水含量下腐蚀半个月，敞开试样箱5(13)盖干燥土样至电流几乎为零(电流小于10-5mA)，不同土壤到达相同干燥程度的时间不同，再在干燥土壤中腐蚀10天，每个周期大概1个月，试验中每隔3个月取一个样，检测腐蚀产物和涂覆层的破损情况，整个试验持续1年。根据试验过程中阴极保护电压和电流的变化规律，评价管道补口阴极保护的有效性；分析各种结构的管道补口在恒温恒湿和干湿交替时腐蚀的情况和腐蚀产物的成分，研究补口腐蚀过程和腐蚀机理；结合实验条件和数据，建立不同情况下管道补口土壤腐蚀的预警机制。
实施例2：
本实例采用上述模拟装置进行阴极保护下管道补口在不同湿度土壤和不同土壤中的加速腐蚀试验。
本实例采用实施例1中的热收缩带部分开口管道补口，所有样品装入试样箱5(13)中密封后，分别将配置好的3种不同湿度(干、湿、饱和)下的湖南黄土和3种不同类型土样(湖南黄土、甘肃戈壁土和新疆盐渍土)装入试样箱5(13)中掩埋管体，采取实施例1中相同的实验步骤，进行恒温恒湿和干湿交替试验。通过分析记录的阴极保护电压和电流变化规律和试样实际腐蚀状况，可对管道在不同湿度和不同土样中的腐蚀情况作出评价。
55℃下，试验柜11中的模拟管道试样腐蚀加速比接近10:1。(该处所述的腐蚀加速比指的是同样在55℃下干湿交替相对于恒干或恒湿条件下模拟管道补口试样的腐蚀速率比。)
本发明一个或多个实施例，至少具有以下有益效果：
由于在本发明实施例中，提供了一种管道阴极保护下土壤腐蚀的模拟装置，包括：试验柜；加热板，设置于所述试验柜内腔的底部；水槽，设置于所述加热板上方，所述水槽连接外部水源；增湿器，连接于所述水槽上方，其中通过控制所述试验柜的密封状态以及所述增湿器对所述试验柜内的土壤的湿度进行控制；试样箱，放置于所述水槽上方，所述试样箱中放置有模拟管道试样；排风风机，设置于所述试样箱上方；第一温湿度传感器，设置于所述试验柜内腔的上部，用于监控所述试验柜内部的空气的温度和湿度；第二温湿度传感器，设置于所述试样箱内部，用于监控所述试样箱的土壤的温度和湿度；温控装置，电连接于所述排风风机、所述加热板、所述第一温湿度传感器和所述第二温湿度传感器，用于通过控制所述排风风机和所述加热板实现对所述土壤的温度的控制；阴极保护控制装置，连接于所述模拟管道试样，用于给所述模拟管道试样提供阴极保护。故而可以利用温度、湿度和空气扩散速度三因素相结合，设计了模拟加速试验柜，通过控制温度(对实验柜周期性断电和通电用以实现冷热交替)、湿度(对试验箱周期性封闭和敞开用以实现干湿交替)以及模拟管道试样涂膜状态(对模拟管道涂膜设计人工缺陷开口)来控制腐蚀加速比，从而达到了能够对管道在阴极保护条件下的土壤腐蚀进行有效评估的技术效果。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
Claims (10)
1.一种管道阴极保护下土壤腐蚀的模拟装置，其特征在于，包括：
试验柜；
加热板，设置于所述试验柜内腔的底部；
水槽，设置于所述加热板上方，所述水槽连接外部水源；
增湿器，连接于所述水槽上方，其中通过控制所述试验柜的密封状态以及所述增湿器对所述试验柜内的土壤的湿度进行控制；
试样箱，放置于所述水槽上方，所述试样箱中放置有模拟管道试样；
排风风机，设置于所述试样箱上方；
第一温湿度传感器，设置于所述试验柜内腔的上部，用于监控所述试验柜内部的空气的温度和湿度；
第二温湿度传感器，设置于所述试样箱内部，用于监控所述试样箱的土壤的温度和湿度；
温控装置，电连接于所述排风风机、所述加热板、所述第一温湿度传感器和所述第二温湿度传感器，用于通过控制所述排风风机和所述加热板实现对所述土壤的温度的控制；
阴极保护控制装置，连接于所述模拟管道试样，用于给所述模拟管道试样提供阴极保护。
2.如权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述模拟装置还包括：
电脑，连接于所述阴极保护控制装置，以记录所述模拟管道试样的阴极保护电流电流，从而对所述阴极保护控制装置进行控制。
3.如权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述阴极保护控制装置具体为：恒电位仪或电化学工作站。
4.如权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述温控装置具体包括：
电子控温仪，所述电子控温仪的输入端连接所述第一温湿度传感器和所述第二温湿度传感器，所述电子控温仪的输出端连接于所述风机开关和所述加热板开关；
风机开关，连接于所述排风风机，用于控制所述排风风机处于开启状态或关闭状态；
加热板开关，连接于所述加热板，用于控制所述加热板处于所述开启状态或所述关闭状态。
5.如权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述温控状态还包括：
过热保护器，所述过热保护器的输入端连接所述第一温湿度传感器和所述第二温湿度传感器，所述过热保护器的输出端连接于所述风机开关和所述加热板开关。
6.如权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述装置还包括：
保温材料，设置于所述试验柜的内壁。
7.如权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述试样箱具体包括：单体试样箱，所述的单体试样箱的箱体中空，所述单体试样箱的箱体上开有多个用于穿过模拟管道试样的对穿孔，所述单体试样箱内填充腐蚀介质且设置有辅助电极和参比电极，所述的辅助电极、所述参比电极和所述模拟管道试样通过导线穿过试样箱壁上的导线开口连接至所述阴极保护控制装置。
8.如权利要求1所述的模拟装置，其特征在于，所述试样箱具体包括：连体试样箱，所述连体试样箱由至少两个单体试样箱组成，所述至少两个单体试样箱通过连通管道连接；
所述的单体试样箱的箱体中空，所述单体试样箱的箱体上开有多个用于穿过模拟管道试样的对穿孔，所述单体试样箱内填充腐蚀介质且设置有辅助电极和参比电极，所述的辅助电极、所述参比电极和所述模拟管道试样通过导线穿过试样箱壁上的导线开口连接至所述阴极保护控制装置；
所述连通管道内填充与单体试样箱内相同的腐蚀介质，所述连通管道上开有用于插入所述至少两个单体试样箱共用的参比电极的参比电极插入口。
9.如权利要求7或8所述的模拟装置，其特征在于，所述模拟管道试样具体包括：剥离涂覆层模拟管道试样、破损涂覆层模拟管道试样、裸体模拟管道试样、管道补口试样中的至少一种模拟管道试样。
10.如权利要求7或8所述的模拟装置，其特征在于，所述辅助电极具体为：石墨或者铁片；所述参比电极具体为：饱和KCl甘汞电极或者饱和硫酸铜电极；所述模拟管道试样为研究电极。
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